CN102692623B - 超声波传感器 - Google Patents

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Abstract

一种超声波传感器，其包括具有用于发送和接收超声波的收发装置的收发单元，和安装有用于处理通过收发装置发送和接收的超声波信号的电子电路的电路板。该超声波传感器的外壳包括具有开口的收纳部分。该电路板收纳在该收纳部分中，并且该收纳部分的开口由收发单元封闭。

Description

超声波传感器
技术领域
本发明涉及安装在例如机动车上以用于障碍物检测等的超声波传感器。
背景技术
常规地，如图3中所示，可用的超声波传感器包括在其一个表面上具有开口的中空外壳101和具有用于发送和接收超声波的收发表面的收发装置(收发单元)102，该收发表面暴露于外壳101的另一表面上。该超声波传感器包括布置在外壳101中并安装有用于处理通过收发装置102发送和接收的超声波的电子电路，以及将收发装置102和电路板103电性互连的布线线缆104。该超声波传感器进一步包括设置成覆盖外壳101的开口的覆盖构件105以及在一端连接至电路板103的电子电路并在另一端连接至电源端子(未示出)的端子106。
当用于机动车中时，超声波传感器安装在对淋湿和严重振动高度敏感的部分，例如缓冲器或前格栅中。因此，在许多常规的超声波传感器中，在容纳电路板103的外壳101中填充有诸如硅或氨甲酸乙酯的具有疏水性和弹性的填充材料107。典型地，通过以此方式在外壳101中填充填充材料107而获得防水特性和抗振性(见例如第2005-24351号日本专利申请公开文件)。
然而在上文所陈述的常规的示例中，由于将填充材料107填充在外壳101中，增大了超声波传感器的重量和成本。此外，有可能由于填充材料107的存在，在布置在外壳101中的电路板103中会产生变形。如果产生该变形，则可能将压力施加至电路板103和安装在电路板103上的电子部件之间的焊料部分，结果在焊料部分中产生裂缝。在填充填充材料107之前和之后，传感器的传感区域特征还有可能改变。其他在电路板103中产生变形的原因包括例如由填充材料107的热膨胀和收缩而产生的外载荷。在填充填充材料107之前和之后传感区域特征中的改变的示例包括传感器的传感区域变窄。
有鉴于此，如图4中所示，可以想到使用密封板108来密封连通孔101C，其中外壳101的用于容纳电路板103的板收纳部分101A通过该连通孔101C与外壳101的用于容纳收发装置102的装置收纳部分101B连通。通过这种构造，通过用覆盖构件105封闭外壳101的开口而将板收纳部分101A密闭地密封。因此可以确保防水特性而不需要使用任何填充材料。
然而，在上文所陈述的常规示例和图4中所示出的构造的情况下，有必要使用覆盖构件105以封闭外壳101的开口。这造成部件数量增多的问题。此外，诸如设备成本的这样成本必然要增大，以将覆盖构件105邻接至外壳105的开口的外围边缘。这导致诸如折旧费用的成本增高。
发明内容
考虑到上文所述，本发明提供了一种能够确保防水特性而不需要增大部件数量，能够抑制重量和成本的增大，并能够防止电路板中产生变形的超声波传感器。
根据本发明的一个方面，提供了一种超声波传感器，其包括：收发单元，其具有用于发送和接收超声波的收发装置；电路板，其安装有用于处理通过收发装置发送和接收的超声波信号的电子电路；外壳，其包括具有开口的收纳部分，其中电路板收纳在收纳部分中，并且收纳部分的开口由收发单元封闭。
该收发单元可以包括由弹性材料制成并布置成覆盖收发单元的除用于发送和接收超声波的收发表面以外的外周表面的覆盖部，该覆盖部与收纳部分的内周表面接触。
通过这种构造，电路板收纳在单个的收纳部分中，并且收纳部分的开口由收发单元封闭。因此可以确保防水特性而不需要增大部件数量，抑制重量和成本的增大，并防止电路板中产生变形。
附图说明
根据下文结合附图给出的实施例的说明，本发明的目的和特性会更加清楚，在附图中：
图1是示出了根据本发明一个实施例的超声波传感器的剖视图；
图2A和2B是图示了连接超声波传感器的插脚端子和外部连接端子的不同方法的剖视图，其中图2A和2B分别示出了端子被配合至电路板之前和之后的状态；
图3是图示了常规的超声波传感器的剖视图；
图4是图示了另一个常规的超声波传感器的剖视图。
具体实施方式
现将结合附图说明本发明的超声波传感器的一个优选的实施例。在下文的说明中，图1中的上、下、左和右侧将定义为上、下、左和右方向。
参考图1，本实施例的超声波传感器包括用于发送和接收超声波的收发单元1、覆盖该收发单元1的除其收发表面之外的外周表面的覆盖部2以及安装有用于处理通过收发单元1发送和接收的超声波信号的电子电路的电路板3。该超声波传感器进一步包括具有用于容纳电路板3的收纳部分40的外壳4。该收纳部分40具有开口40A。该超声波传感器进一步包括一对外部连接端子5，该对外部连接端子5在一端连接至电路板3，并在另一端连接至外部端子(未示出)。
如图1中所示，收发单元1包括由压电元件形成的收发装置(未示出)，以及用于将该收发装置收纳在其中的壳体10。该壳体10由例如黑色聚对苯二甲酸丁二酯制成，并形成为圆柱形形状。该收发装置布置在壳体10的内底部部分。壳体10的下表面用作用于发送和接收超声波的收发表面。
该收发单元1包括在一端电连接至收发装置的导线(未示出)和在一端焊接至该导线并在另一端突出至壳体10的外侧的一对杆状插脚端子11。每个插脚端子11的所述另一端电连接至安装至电路板3的电子电路。
如图1中所示，覆盖部2由弹性材料制成并形成为其下表面打开的圆柱形的底部打开的形状。该覆盖部2固定至壳体10的外周表面以覆盖收发单元1。用于允许收发单元1的插脚端子11经过的通孔(未示出)形成在覆盖部2的上表面中。
如图1中所示，电路板3固定至外壳4的收纳部分40的上底部部分。插脚端子11通过焊接而连接至电路板3。构成电子电路的电子部件30安装在电路板3的下表面上。除图1中所示出的电子部件30外，具有不同尺寸的其他电子部件安装在电路板3的下表面上或者上表面和下表面上。通过使用粘合剂的结合方法或其他方法将电路板3结合至收纳部分40的上底部部分。
如图1中所示，外壳4包括具有底部和开口的圆柱形收纳部分40，电路板3收纳在该收纳部分40中；以及具有一对外部连接端子5的连接器部分41。电路板3通过收纳部分40的开口40A收纳在收纳部分40中。该开口40A由收发单元1封闭。具有固定至其上的覆盖部2的收发单元1插入开口40A中并附接至外壳4，同时其收发表面暴露至外侧。在这点上，覆盖部2的外径稍大于收纳部分40的内径。由此，当插入收发单元1时，覆盖部2压配合至收纳部分40并邻接至收纳部分40的内周表面。
因为收纳部分40的开口40A由收发单元1封闭，电路板3通过收发单元1与外侧隔离，所以可以防止水从外侧通过开口40A渗透入电路板收纳空间中。
如图1中所示，一对支撑肋40B以向下突出的型式形成在收纳部分40的底部表面的左端部部分和右端部部分中。电路板3在电路板3的左端部部分和右端部部分与支撑肋40B的下表面接触的状态中固定至收纳部分40的底部部分。
外部连接端子5通过以延伸通过收纳部分40的底部部分的壁42的型式嵌入成型而与外壳4模制为一件。每个外部连接端子5设置为在一端突出至收纳部分40的外侧，并在另一端突出至收纳部分40中。外部连接端子5的一端连接至外部端子(未示出)。外部连接端子5的另一端电连接至安装在电路板3上的电子电路。
参考图2A和2B，插脚端子11的所述另一端和外部连接端子5的一端形成为具有弹力并通过压配合插入到形成在电路板3中的插入孔31中。由此，插脚端子11的所述另一端和外部连接端子5的一端电连接至电子电路。这消除了将插脚端子11和外部连接端子5焊接至电子电路的需要，由此使得可以增强可制造性。
电路板3的电子电路通过外部连接端子5从外部电源(未示出)供给电力。该电子电路输出驱动脉冲信号至收发装置。响应于该驱动脉冲信号，收发装置发送超声波至外侧。如果收发装置接收到从障碍物反射的超声波，则收发装置输出波接收信号至电路板3的电子电路。电路板3的电子电路通过测量从输出驱动脉冲信号之后直到被输入该波接收信号所占的时间而计算到障碍物的距离。然后，该电子电路通过外部连接端子5输出表示计算结果的信号至外部控制电路(未示出)。
在上文所说明的本实施例中，电路板3收纳在收纳部分40中，并且收纳部分40的开口40A由收发单元1封闭。因为可能施加压力至电路板3的填充材料不会围绕电路板3存在，所以可以抑制重量和成本的增大同时确保防水特性并防止电路板3中产生变形。与常规的示例不同，外壳4不必要具有用于容纳电路板3的板收纳部分。除了收纳部分40的开口40A外不存在开口。因为不必要附加地设置用于封闭开口的覆盖构件，所以可以减小部件的数量。此外，电路板3和收纳部分40的上底部部分通过除焊接以外的方法，例如使用粘合剂的结合方法相互邻接。这消除了使用焊接设备的需要。由此，不需要做诸如设备投资的初期投资。因此可以减小诸如折旧费用的固定成本。
在本实施例中，由弹性材料制成的覆盖部2布置在收发单元1的除收发表面之外的外周表面上，并且该覆盖部2与收纳部分40的内周表面接触。因为收发单元1与收纳部分40的内周表面之间的缝隙可以由覆盖部2无间隙地填充，所以与收纳部分40的开口40A仅由收发单元1封闭的情况相比，可以可靠地封闭开口40A。
尽管本发明是关于实施例示出和说明的，但本领域技术人员应当理解，在不脱离在下文的权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，可以做出多种改变和变型。

Claims (2)

1.一种超声波传感器，包括：
收发单元，其具有用于发送和接收超声波的收发装置；
电路板，其安装有用于处理通过所述收发装置发送和接收的超声波信号的电子电路；
外壳，其包括具有开口的收纳部分，
其中所述电路板收纳在所述收纳部分中，并且所述收纳部分的开口由所述收发单元封闭，
外部连接端子通过以延伸通过所述收纳部分的底部部分的壁的型式嵌入成型而与外壳模制为一件，并且
所述外壳除了收纳部分的开口外不具有任何其他开口。
2.根据权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述收发单元包括由弹性材料制成并被布置成覆盖所述收发单元的除用于发送和接收所述超声波的收发表面以外的外周表面的覆盖部，所述覆盖部与所述收纳部分的内周表面接触。
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